喀斯特石漠化地區(qū)草地高效生產(chǎn)與草地畜牧業(yè)潛力評(píng)價(jià)

劉凱旋,熊康寧*,郭 文,楊蘇茂,張錦華

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550001；2.貴州省畜牧獸醫(yī)研究所，貴州 貴陽 550005)

以貴州高原為中心的中國南方喀斯特區(qū)，包括黔、滇、桂、川、湘、鄂、粵、渝8省(市)，總面積約占5.4×105km2?？λ固丨h(huán)境作為五大脆弱的生態(tài)環(huán)境之一，具有地表與地下雙重發(fā)育的特點(diǎn)，土壤的持水力低，對(duì)外部因素的響應(yīng)比較敏感[1]。石漠化則是發(fā)生在喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，由于不合理的人類活動(dòng)造成人地矛盾突出、植被破壞、水土流失、土地生產(chǎn)能力衰退或喪失，它是喀斯特地區(qū)水土流失土地退化的一種極端表現(xiàn)[2]。以貴州省為例，從1949年至2001年期間，人口密度漲幅達(dá)到128人/km2，而人均耕地卻由12.7 km2/人銳減至5 km2/人，而且僅有17.1%的耕地處于坡度6°以下[3]，高坡度與集中降雨加劇了水土流失，也進(jìn)一步激化了人地矛盾，從而形成水土流失→石漠化→旱澇災(zāi)害加重→生態(tài)系統(tǒng)崩潰的惡性循環(huán)[4]。因此，在石漠化地區(qū)的資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中迫切需要找到一條能夠保持水土又能帶來經(jīng)濟(jì)效益的雙贏之路。

以植被恢復(fù)為主的生物措施是治理石漠化的有效途徑[5]，其中人工草地的建植具有植被生長恢復(fù)速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)?？λ固厥貐^(qū)大多位于青藏高原的東南翼斜坡地帶，屬于中-南亞熱帶和北熱帶氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，十分適合牧草等營養(yǎng)體的生長[6]。由于牧草根系發(fā)達(dá)、分蘗能力強(qiáng)，能夠固定住石漠化表層土壤，可短時(shí)間內(nèi)有效抑制石漠化的加劇[7]。本文立足于石漠化環(huán)境下的人工草地建植，結(jié)合喀斯特石漠化地區(qū)的畜品種與產(chǎn)品資源，評(píng)價(jià)草地畜牧業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，并就其中存在的問題，提出相應(yīng)的對(duì)策。

1 喀斯特石漠化地區(qū)草地高效生產(chǎn)

1.1 適生牧草草種篩選

喀斯特石漠化地區(qū)有著豐富的牧草資源，熱帶、亞熱帶、暖熱帶牧草均有分布。貴州土壤類型繁多，水平與垂直分布交錯(cuò)，土壤的有機(jī)質(zhì)與pH值分布也不均勻[8]。但由于石漠化地區(qū)山地特性比較顯著，多以山地為主，伴有丘陵、盆地、峽谷等交錯(cuò)分布的高原山區(qū)地帶，所以在喀斯特石漠化地區(qū)人工草地建植受到區(qū)域海拔的影響也較大。一般暖性牧草產(chǎn)量較大，在氣候條件滿足的情況下可大面積建植。但暖性牧草在海拔高于1 200 m的低溫環(huán)境下不適于其生長。此外，在低海拔地區(qū)牧草還要受到土壤pH的制約。“牧草之王”紫花苜蓿(MedicagoSativa)[9]具有優(yōu)良的營養(yǎng)價(jià)值與抗逆性，建植人工草地。而海拔在1 500 m以上的高海拔地區(qū)，則適合冷季型牧草生長。其中，石漠化地區(qū)的鄉(xiāng)土牧草、功能性牧草具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，例如在貴州分布較廣的鄉(xiāng)土牧草灰綠藜(Chenopodiumglaucum)、狗牙根(Cynodondactylon)等。

表1 石漠化地區(qū)人工草地適生牧草篩選表Table 1 Selection of suitable forage grass in rocky desertification artificial grassland

1.2 草地施肥

喀斯特石漠化地區(qū)草地受降雨沖刷，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，草地施肥可以有效補(bǔ)充土壤對(duì)植物的養(yǎng)分供給，使牧草獲得較高的生物量，提高草地生產(chǎn)力，促進(jìn)牧草分蘗，增強(qiáng)牧草的抗逆性。在豆科與禾本科混播草地中，氮肥針對(duì)豆科牧草一般只在苗期根瘤未形成之前補(bǔ)給，前期氮肥的增加會(huì)利于禾本科牧草的生長，而后期豆科牧草根瘤菌的固氮作用可以保證氮元素的吸收。施用鉀肥則可以促進(jìn)豆科牧草的生長，所以鉀肥對(duì)于豆科牧草的增肥作用遠(yuǎn)大于禾本科牧草[10]。針對(duì)單播的豆科草地，首先要滿足土壤中磷的含量充足，磷肥不僅可以提高豆科牧草的固氮能力,還有利于提升牧草對(duì)氮的吸收水平[11]。豆科牧草對(duì)氮肥的響應(yīng)還與土壤pH有關(guān)，在堿性土壤中氮肥對(duì)牧草的影響較小，處在酸性環(huán)境下才有明顯影響。

由于喀斯特石漠化地區(qū)的土壤類型多樣，在施肥過程中按需分配更加科學(xué)、合理。肥料的利用率與施肥次數(shù)、施肥量與干物質(zhì)產(chǎn)量呈正比關(guān)系[12]，同時(shí)也會(huì)受到肥料種類、牧草種類、土壤肥力、氣候條件等因素制約，制定科學(xué)合理的施肥方法至關(guān)重要，配方施肥[13]可以因地制宜，因需合理分配適宜用量與比例(表2)，其施肥量計(jì)算公式如下(單位：kg/km2):

其中：N為肥料元素施用量，P1為計(jì)劃產(chǎn)量所需元素量，S為土壤所含元素量，P2為肥料中所含元素量，U為肥料利用率。表2為適用于喀斯特石漠化地區(qū)部分牧草干草中的肥料元素含量[14]。利用公式我們可以根據(jù)不同的草地土壤情況計(jì)算出肥料的實(shí)際需求量。

1.3 草地除雜

人工草地建植過程中，雜草是限制草地生產(chǎn)力和草層質(zhì)量的影響因子之一，雜草通過與人工牧草爭(zhēng)奪營養(yǎng)、水分、光照和生長空間，影響田間土壤的通透性，從而降低了人工草地的產(chǎn)量和質(zhì)量[15]。喀斯特石漠化環(huán)境下的草地多為坡度很大的陡坡地，大型機(jī)械很難進(jìn)行規(guī)?；恼胤?，對(duì)于雜草也難以機(jī)械防除。由于草地土壤深翻不夠再加上風(fēng)傳播與人工草地整地前管理粗放，導(dǎo)致雜草的種類和數(shù)量隨著人工草地建植年齡的增長而增加(表3)。由于機(jī)械防除難以進(jìn)行，人力防除浪費(fèi)大量時(shí)間和精力，因此化學(xué)與生物防除成為目前防除喀斯特石漠化地區(qū)雜草的突破口。

表2 喀斯特石漠化地區(qū)部分牧草干草中的肥料元素含量[14]Table 2 Content of fertilizer elements in grass hay in rocky desertification area

表3 石漠化地區(qū)人工草地中部分常見雜草類型Table 3 Types of common weeds in artificial grassland in rocky desertification area

在喀斯特石漠化人工草地實(shí)際應(yīng)用中，適度的放牧利用、刈割等方法可有效除去有飼喂價(jià)值的雜草，例如十字馬唐、野艾蒿等[16-17]。施肥除雜則是通過為人工牧草提早建立生理優(yōu)勢(shì)從而抑制雜草生長，而人工草地化學(xué)防除則需要根據(jù)人工草地的建植類型來決定。在單播牧草地中，可在萌發(fā)前使用滅生性除草劑對(duì)殘留雜草種子以及外來傳播草種進(jìn)行根除，在牧草出苗、分蘗等生長的關(guān)鍵時(shí)期可根據(jù)雜草類型使用選擇性除草劑，在不傷害牧草的前提下殺死雜草。選擇性除草劑則根據(jù)人工草地的不同建植類型、草地中危害度高分布多的雜草類型、以及雜草劑所能防除的牧草種類來使用[18]。而在不同科屬混播的人工草地中則要注意除草劑的使用，可通過放牧利用或者及時(shí)刈割來達(dá)到除雜的目的。

1.4 草地刈割

草地最基本的利用方式是放牧和刈割?？λ固厥貐^(qū)受到地形、坡度等因素的限制，牲畜的養(yǎng)殖方式多為舍飼或半舍飼，牧草利用方式就以刈割為主，放牧為輔。刈割它通過對(duì)不同牧草的收割情況影響整個(gè)植物群落的組成和發(fā)育。針對(duì)不同建植類型的單播或混播草地，其刈割時(shí)間、刈割次數(shù)、留茬高度及刈割頻度等都會(huì)影響草地的單位面積產(chǎn)量以及下個(gè)生長周期的發(fā)育情況[19](表4)。把握合適的刈割時(shí)期是保證和提高牧草品質(zhì)和生產(chǎn)力的有效途徑，針對(duì)牧草不同物候期的營養(yǎng)成分變化，綜合考慮產(chǎn)量和品質(zhì)，初花期為牧草最適宜刈割的時(shí)期[20]。若牧草不開花或沒有花期，則可以根據(jù)植株高度來進(jìn)行刈割。刈割時(shí)的留茬高度則根據(jù)多年生牧草的再生部位來判斷，而刈割的頻度隨著牧草的生長速度以及其種群結(jié)構(gòu)而變化。從分析總結(jié)不同建植類型、種群結(jié)構(gòu)的人工草地，刈割后運(yùn)用于青綠飼料、青貯飼料、或干草調(diào)制的目的為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合牧草不同物候期營養(yǎng)價(jià)值以及干物質(zhì)含量的變化等因素，得出適用于石漠化地區(qū)人工草地的刈割數(shù)據(jù)[21-24]。

表4 石漠化地區(qū)人工草地的刈割方法Table 4 Cutting methods of artificial grassland in rocky desertification area

2 喀斯特石漠化地區(qū)草地畜牧業(yè)潛力

2.1 喀斯特地區(qū)的石漠化與氣候條件

中國喀斯特石漠化面積約1.2×105km2，涉及黔、滇、桂、川、湘、鄂、粵、渝8省(市)455個(gè)縣5 575個(gè)鄉(xiāng)[25]。僅以云貴高原為中心的81個(gè)縣，石漠化面積就高達(dá)6.41×104km2，占全國石漠化總面積的53.4%。在貴州喀斯特草地中，石漠化面積達(dá)到9.82×103km2，占總面積的39.77%。其中，輕度石漠化草地占23.78%，中度石漠化草地占11.37%，重度石漠化草地占4.62%[26]。整體上喀斯特石漠化地區(qū)草地面積大，但石漠化加劇，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，尤其中、強(qiáng)度石漠化草地分布較廣，形勢(shì)比較嚴(yán)峻。

中國喀斯特石漠化地區(qū)主要位于副熱帶東亞大陸的季風(fēng)區(qū)內(nèi)，屬于亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候類型，高原氣候或溫?zé)釟夂蛑幌抻诤０屋^高或低洼河谷的少數(shù)地區(qū)。該地區(qū)降雨天數(shù)較多，光照時(shí)間較長，相對(duì)濕度較大。多數(shù)地處低緯山區(qū)，地勢(shì)高差懸殊，氣候特點(diǎn)在垂直方向差異較大，立體氣候明顯[27]。其氣候特點(diǎn)可總結(jié)為：氣候溫和，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明，雨熱同期。該氣候適合牧草生長，基本滿足草地畜牧業(yè)的發(fā)展要求。

2.2 喀斯特草地與牧草資源

喀斯特地區(qū)草地資源豐富，喀斯特分布最為廣泛的貴州、云南和廣西三省，其天然草地面積有1.93×105km2，可利用草地面積有1.54×105km2。三省可利用草地面積占天然草地面積比例達(dá)到79.97%[28-29]。但喀斯特地區(qū)草地資源類型分布情況復(fù)雜，優(yōu)質(zhì)資源類型的草地多分布在高海拔山區(qū)。其中山地丘陵草叢類草地植被覆蓋度較高，牧草種類繁多，鮮草產(chǎn)量高，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。

喀斯特地區(qū)牧草品種資源豐富，喀斯特分布廣泛的貴州有天然草地飼用植物203科1 200屬5 000多種[30]，云南也有草原植物199科1 404屬4 958種[29-30]。禾本科牧草在喀斯特草地植物中分布最為廣泛，其次是豆科和菊科。其中禾本科中的翦股穎屬(AgrostisLinn)、畫眉草屬(EragrostisBeauv)與豆科牧草中的山螞蝗屬(DesmodiumDesv)不僅分布廣泛，而且還具有很高的營養(yǎng)價(jià)值。整體上喀斯特地區(qū)牧草草種資源豐富，種屬類型繁多，人工飼草料作物種植利用潛力巨大。

2.3 喀斯特地區(qū)畜品種與畜產(chǎn)品資源

喀斯特地區(qū)畜品種比較齊全，牛品種中除了西門塔爾牛(Simmental)、利木贊牛(Limousin)等引入品種外，關(guān)嶺黃牛(Bos taurus)、文山高峰牛、威寧黃牛、務(wù)川黑牛等都是喀斯特地區(qū)所特有的牛品種資源[31-32]。山羊品種中，龍陵黃山羊(Capra hircus)、貴州黑山羊具有肉質(zhì)好，選育率高的特點(diǎn)，波爾山羊等則生長快，酮體屠宰率高，養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)小。且喀斯特本地特有的牛羊品種可以保留畜種資源優(yōu)勢(shì)，并進(jìn)一步利用其優(yōu)勢(shì)與其他品種牛羊雜交，增強(qiáng)雜交后代在喀斯特地區(qū)的適應(yīng)性。在草地資源充足的情況下，選擇合適的畜品種以保證草畜平衡，才能為石漠化地區(qū)草地畜牧業(yè)發(fā)展帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

近年來喀斯特地區(qū)牛羊的出欄頭數(shù)與畜牧產(chǎn)品的產(chǎn)量均穩(wěn)步提高，市場(chǎng)對(duì)畜產(chǎn)品的需求也一直在增加，如貴州省(表5)?？λ固氐貐^(qū)的牛羊存欄量低于草地的合理載畜量，存在草畜不平衡的情況。通過合理利用草地與畜牧資源，進(jìn)一步提高載畜能力是草地畜牧業(yè)發(fā)展所需要面臨的難題。

表5 貴州省2014～2016年牛羊出欄頭數(shù)與畜產(chǎn)品產(chǎn)量[33]Table 5 The slaughter number of cattle and sheep and livestock product output in Guizhou province in 2014～2016

整體上，喀斯特地區(qū)的氣候條件基本滿足牧草的生長需求，且天然草地資源與牧草草種資源豐富。但由于天然草地生產(chǎn)力不足以及石漠化加劇的間接需求，人工草地的建植與高效生產(chǎn)是草地畜牧業(yè)面臨的首要難題。在草與畜銜接方面，喀斯特地區(qū)畜品種齊全且當(dāng)?shù)匦笃贩N優(yōu)良，畜產(chǎn)品供不應(yīng)求，這表明發(fā)展以人工草地建植為基礎(chǔ)的可持續(xù)型農(nóng)業(yè)前景很好，草地畜牧業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3 對(duì)策與措施

3.1 擴(kuò)大鄉(xiāng)土與功能性牧草的篩選應(yīng)用

在石漠化地區(qū)草地牧草的篩選方面，部分鄉(xiāng)土草灌品種具有飼喂?fàn)I養(yǎng)價(jià)值高且抗逆性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。例如，灰綠藜、狗牙根等[34]鄉(xiāng)土牧草，能夠很好地適應(yīng)石漠化地區(qū)干旱缺水的生境條件，易繁殖成活，且在生產(chǎn)應(yīng)用中更具生態(tài)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，具有藥用價(jià)值的金蕎麥(Fagopyrumdibotrys)等功能性牧草，因其適口性好、耐瘠抗劣性強(qiáng),應(yīng)廣泛應(yīng)用于石漠化草地生產(chǎn)當(dāng)中。

3.2 推廣養(yǎng)分平衡配方施肥技術(shù)

施肥應(yīng)根據(jù)草地的建植類型以及不同科屬的牧草來決定，憑借養(yǎng)分平衡配方施肥可有效補(bǔ)充牧草所需營養(yǎng)。養(yǎng)分平衡配方施肥在調(diào)肥增產(chǎn)、減肥增產(chǎn)、增肥增產(chǎn)和肥料分配等方面有著重要的實(shí)踐意義，可在保障草地土壤營養(yǎng)得到補(bǔ)充的同時(shí)不造成資源的流失或草地污染。另外，由于牧草的產(chǎn)量是受多因子影響，所以在實(shí)踐應(yīng)用中除了氮、磷、鉀三種主要的無機(jī)肥料外，其他元素也可通過微肥的方式或者施用有機(jī)肥來給予補(bǔ)充。

3.3 利用化學(xué)與農(nóng)業(yè)措施結(jié)合除雜

石漠化環(huán)境下的雜草優(yōu)勢(shì)種屬較多，且多由于地形的限制很難大規(guī)模進(jìn)行機(jī)械防除，針對(duì)不同類型的雜草，通過化學(xué)防除的方法，可有效控制石漠化地區(qū)雜草的入侵。但在施肥與化學(xué)除雜的過程中，要注意部分化學(xué)藥劑會(huì)對(duì)土壤微生物有較大影響[35]，例如滅生性除草劑對(duì)豆科牧草根瘤菌的影響。在除雜過程中應(yīng)根據(jù)雜草的滋生時(shí)期與具體情況，采用化學(xué)除雜與輪作、刈割等措施相結(jié)合的方法，盡量避免除草劑的危害同時(shí)達(dá)到除雜的目的。

3.4 推動(dòng)草地畜牧業(yè)向產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)化方向發(fā)展

喀斯特石漠化地區(qū)擁有良好的氣候條件與草畜資源來建植人工草地并發(fā)展草地畜牧業(yè)。優(yōu)良的草地牧草資源與家畜品種為草地畜牧業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。但石漠化天然草地雖多，而可利用的人工草地卻很少。充分合理利用草地與畜牧資源，通過大力建植適用于石漠化地區(qū)的人工草地，整合畜牧資源，提高石漠化草地的載畜量，從而實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)化與市場(chǎng)化發(fā)展，最終為喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益及治理石漠化。